Question

4．粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物．我國(guó)火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO₂、Al₂O₃、CaO等．一種利用粉煤灰制取氧化鋁的工藝流程如下：

（1）粉煤灰研磨的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，提高浸取速率和浸出率．
（2）第1次過(guò)濾時(shí)濾渣的主要成分有SiO₂和CaSO₄（填化學(xué)式，下同），第3次過(guò)濾時(shí)，濾渣的成分的是Al（OH）₃．
（3）在104℃用硫酸浸取時(shí)，鋁的浸取率與時(shí)間的關(guān)系如下圖1，適宜的浸取時(shí)間為2h；鋁的浸取率與“n（助溶劑）/n（粉煤灰）”的關(guān)系如圖2所示，從浸取率角度考慮，三種助溶劑NH₄F、KF及其NH₄F與KF的混合物，在n（助溶劑）/n（粉煤灰）相同時(shí)，浸取率最高的是NH₄F（填化學(xué)式）；用含氟的化合物作這種助溶劑缺點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的HF和NH₃等（舉一例）．

（4）流程中循環(huán)使用的物質(zhì)有H₂SO₄和NH₄Cl （填化學(xué)式）．
（5）用鹽酸溶解硫酸鋁晶體，能夠發(fā)生的原因是通入氯化氫使A1C1₃•6H₂0達(dá)到飽和，而硫酸鋁不飽和．
（6）用粉煤灰制取含鋁化合物的主要意義是使廢棄固體資源化利用．

Answer 1

分析 粉煤灰的主要氧化物組成為SiO₂、Al₂O₃、CaO等，加入硫酸溶液使Al₂O₃溶解，CaO通過(guò)反應(yīng)生成CaSO₄，CaSO₄微溶，大部分CaSO₄和SiO₂一起成為濾渣，過(guò)濾后將濾液冷卻結(jié)晶得Al₂（SO₄）₃，用鹽酸溶解Al₂（SO₄）₃，再通入氯化氫得AlCl₃•6H₂O晶體和硫酸溶液，過(guò)濾得硫酸溶液可以再循環(huán)利用，AlCl₃•6H₂O晶體溶解后得氯化鋁溶液中通入氨氣得氫氧化鋁沉淀和氯化銨溶液，氯化銨溶液可以循環(huán)利用，氫氧化鋁沉淀受熱分解生成Al₂O₃，據(jù)此答題．

解答 解：粉煤灰的主要氧化物組成為SiO₂、Al₂O₃、CaO等，加入硫酸溶液使Al₂O₃溶解，CaO通過(guò)反應(yīng)生成CaSO₄，CaSO₄微溶，大部分CaSO₄和SiO₂一起成為濾渣，過(guò)濾后將濾液冷卻結(jié)晶得Al₂（SO₄）₃，用鹽酸溶解Al₂（SO₄）₃，再通入氯化氫得AlCl₃•6H₂O晶體和硫酸溶液，過(guò)濾得硫酸溶液可以再循環(huán)利用，AlCl₃•6H₂O晶體溶解后得氯化鋁溶液中通入氨氣得氫氧化鋁沉淀和氯化銨溶液，氯化銨溶液可以循環(huán)利用，氫氧化鋁沉淀受熱分解生成Al₂O₃，
（1）粉煤灰研磨的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，提高浸取速率和浸出率，
故答案為：增大反應(yīng)物的接觸面積，提高浸取速率和浸出率；
（2）通過(guò)上面的分析可知，第1次過(guò)濾時(shí)濾渣的主要成分有SiO₂和 CaSO₄，第3次過(guò)濾時(shí)濾渣的成分是Al（OH）₃，
故答案為：SiO₂； CaSO₄；Al（OH）₃；
（3）根據(jù)圖1可知，2h時(shí)鋁的浸出率達(dá)到最大值，所以適宜的浸取時(shí)間為2h，根據(jù)圖2可知，在$\frac{n（助溶劑）}{n（粉煤灰）}$相同時(shí)，NH₄F助溶劑對(duì)鋁的浸出率最高，用含氟的化合物作這種助溶劑的缺點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的HF和NH₃等，
故答案為：2； NH₄F；生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的HF和NH₃等；
（4）根據(jù)上面的分析可知，流程中循環(huán)使用的物質(zhì)有H₂SO₄和NH₄Cl，
故答案為：H₂SO₄；NH₄Cl；
（5）用鹽酸溶解硫酸鋁晶體，再通入HCl氣體，析出A1C1₃•6H₂0，該過(guò)程能夠發(fā)生的原因是通入氯化氫使A1C1₃•6H₂0達(dá)到飽和，而硫酸鋁不飽和，便于A1C1₃•6H₂0析出，
故答案為：通入氯化氫使A1C1₃•6H₂0達(dá)到飽和，而硫酸鋁不飽和；
（6）用粉煤灰制取含鋁化合物的主要意義在于使廢棄固體資源化利用，
故答案為：使廢棄固體資源化利用．

點(diǎn)評(píng) 本題以教材重要基本理論和原理為知識(shí)平臺(tái)，考查化學(xué)反應(yīng)基本原理、物質(zhì)的性質(zhì)等在化學(xué)與技術(shù)中的綜合應(yīng)用，解題關(guān)鍵在于找準(zhǔn)中間產(chǎn)品和相互交叉的流水生產(chǎn)線，在分析過(guò)程中，抓住中間產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)作用，逐一破解，難度中等．